當(dāng)前，鋰電池已與我們的生活越來越緊密，我們的手機、筆記本電腦里面都有鋰電池。鋰電池指的是電化學(xué)體系中含鋰的電池，由正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜材料四部分構(gòu)成。因正極、負(fù)極材料不同，而被區(qū)分成不同種類的電池，如常用的正極材料有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰等，常用的負(fù)極材料石墨、錫基、硅基、鈦基等。

在2016年Model3型汽車發(fā)布前，特斯拉電動汽車采用松下提供的18650型號的鈷酸鋰電池，單顆電池容量為3100毫安時。特斯拉的MODELS型汽車上的電池單元一共運用了約7千-9千節(jié)18650鋰電池，特斯拉的工程師首先將這些電池以磚、片逐一分配組成電池包，然后平鋪在車身底板上。

早在1991年，索尼公司就發(fā)布了首個商用鋰電池，同時索尼公司根據(jù)多年開發(fā)經(jīng)驗，綜合考慮后定下了一種標(biāo)準(zhǔn)電池型號：直徑為18mm，長度為65mm的圓柱形電池——也就是我們今天常說的18650鋰電池。之后這種圓柱形的鋰電池徹底革新了消費電子產(chǎn)品的面貌。小到充電寶，大到汽車，這種圓柱形電池?zé)o時不刻不在影響著我們生活的方方面面。

今天松下、三星、LG等廠商旗下的的電池工廠仍然在24小時不停地生產(chǎn)著這種有著近30年歷史的產(chǎn)品。由于18650號電池的體積太小，無法通過工藝控制和原材料角度提高能量密度，降低電池成本，因而特斯拉從Model3車型開始，使用增大體積的21700號鎳鈷鋁三元鋰電池，也就是直徑21mm、長度70mm的圓柱形電池。

三元鋰電池全稱“三元材料電池”或“三元聚合物鋰電池”。它指的以鎳鈷錳（鋁）三元材料做正極材料，以石墨為負(fù)極材料的電池，所以稱之為“三元”。

三元鋰電池的最大優(yōu)勢在于電池儲能密度高，續(xù)航能力強；其次電池壽命、輸出功率、成本控制都不錯，因此特斯拉、比亞迪等國內(nèi)外汽車產(chǎn)商都紛紛選擇采用。但其安全性卻令人擔(dān)憂，宋健指出，三元鋰電池中的三元材料在達到一定溫度時，會分解釋放出極活潑的初生態(tài)氧，即使在沒有外界氧氣供應(yīng)的情況下，電池本身就具備可燃物、助燃物和著火源的燃燒三要素。

三元鋰電池中所含的鎳鈷錳（或鋁）三種金屬元素聚合物，在電池內(nèi)部發(fā)揮了巨大的作用。鎳、鈷是元素周期表中副族中的活性金屬，主要作用是提升電池的體積能量密度，是提升續(xù)航里程的主要突破口，要想電池讓汽車跑得更遠，那就勢必要增加鎳、鈷在三元材料中的比值，不過也必須承擔(dān)兩者化學(xué)性質(zhì)活潑帶來的安全隱患，魚和熊掌不可兼得。

“三元鋰電池中使用熱失控溫度越低的正極材料，電池的安全性就越差。”中國工程院院士楊裕生曾發(fā)表文章，旗幟鮮明地反對大力發(fā)展三元鋰電池。楊裕生認(rèn)為，國家新能源汽車的補貼機制鼓勵電動汽車搭載高能量密度電池，電池廠商為追逐利益，在缺乏科學(xué)性的情況下，才大力發(fā)展三元鋰電池。

優(yōu)勢滿滿的全固態(tài)鋰電池發(fā)展緩慢

電池被安裝在空間有限的汽車?yán)?，其能量密度決定了電動車的行駛距離，目前電動車用的鋰電池能量密度約為120~150瓦時/公斤，根據(jù)《中國制造2025》動力電池發(fā)展規(guī)劃：到2020年，國產(chǎn)電動汽車的電池能量密度將達到300瓦時/公斤，2025年達到400瓦時/公斤，到2030年達到500瓦時/公斤。

隨著電芯和電池系統(tǒng)能量密度的進一步增加，保障動力電池系統(tǒng)安全的需求也會更加強烈，挑戰(zhàn)和難度也將隨之提升。十三屆全國政協(xié)副主席、中國科協(xié)主席萬鋼也曾公開表示，在發(fā)展電池能量密度的同時，要將動力電池系統(tǒng)電-熱安全作為電動汽車發(fā)展最關(guān)鍵的指標(biāo)，從動力電池的單體模塊、電池包、電-熱管理以及結(jié)構(gòu)布置等方面綜合考慮，重視材料的穩(wěn)定性、充放電機制、熱失控防護和電-熱管理系統(tǒng)。

電池能量密度的躍進對于電池來說本身就是一場“賭注”，因為能量密度提升意味著需要采用更高活性的正負(fù)極材料，或減少隔離膜的厚度，兩項做法都將大幅增加電池的危險性。

如何解決能量密度和安全性的矛盾？中國科學(xué)院院士歐陽明高接受媒體采訪時候表示，全固態(tài)鋰電池是未來電池發(fā)展的方向。他介紹，目前業(yè)內(nèi)正在研究一種全固態(tài)電池，不會發(fā)生刺穿隔膜的問題。

歐陽明高院士強調(diào)，這個詞的每一個字都不能少、不能變，所謂“全固態(tài)鋰電池”是一種在工作溫度區(qū)間內(nèi)所使用的電極和電解質(zhì)材料均呈固態(tài)，不含任何液態(tài)成分的鋰電池。

全固態(tài)鋰電池由于采用高熱穩(wěn)定性的固態(tài)電解質(zhì)，代替了易燃的常規(guī)有機溶劑電解液，電池燃燒問題可以得到有效解決。搭載全固態(tài)鋰電池的汽車，自燃概率會大大降低，可以說是下一代新能源汽車動力電池的理想對象。